飛機(jī)數(shù)字化裝配調(diào)姿工裝系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、目前，我國的飛機(jī)裝配正逐步邁向數(shù)字化裝配階段，在飛機(jī)數(shù)字化裝配系統(tǒng)中，機(jī)身的姿態(tài)調(diào)整是通過調(diào)姿工裝中定位器的協(xié)調(diào)運(yùn)動來實現(xiàn)，調(diào)姿工裝的性能會直接影響飛機(jī)的裝配質(zhì)量。本文對調(diào)姿工裝中工藝接頭的承載情況及其與機(jī)身的連接方式、機(jī)身的支撐方式、定位器的剛度配置等問題進(jìn)行了深入的研究。主要研究內(nèi)容包括:
　　介紹了飛機(jī)裝配技術(shù)現(xiàn)狀以及飛機(jī)數(shù)字化裝配中的若干關(guān)鍵技術(shù)，介紹了有限元分析方法在飛機(jī)裝配領(lǐng)域中的應(yīng)用以及調(diào)姿工裝的建模分析方法。詳細(xì)闡

2、述了數(shù)字化裝配系統(tǒng)中機(jī)身位姿調(diào)整的原理。簡要介紹了飛機(jī)數(shù)字化裝配系統(tǒng)中的關(guān)鍵子系統(tǒng):調(diào)姿工裝、控制系統(tǒng)、測量系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)，并對子系統(tǒng)之間的集成方法進(jìn)行了簡要說明?？偨Y(jié)了數(shù)字化裝配系統(tǒng)中調(diào)姿工裝的特點(diǎn)并明確了調(diào)姿工裝優(yōu)化設(shè)計的內(nèi)容。
　　設(shè)計了用于機(jī)身與定位器過渡連接的工藝接頭。對工藝接頭的承載能力和機(jī)身受力狀態(tài)進(jìn)行了有限元建模和分析。采用梁單元模擬螺栓，分析了機(jī)身與螺栓的載荷分布情況以及工藝接頭的結(jié)構(gòu)特征和設(shè)計參數(shù)對螺栓載荷分布

3、的影響。得到了與機(jī)身工藝接頭連接區(qū)域的機(jī)身壁板應(yīng)力分布規(guī)律，得到了連接螺栓的軸向載荷與徑向載荷的分布規(guī)律以及在不同連接形式下螺栓載荷的變化規(guī)律，用于指導(dǎo)工藝接頭與機(jī)身連接方式的設(shè)計。
　　為避免機(jī)身變形引起對機(jī)身制造和裝配準(zhǔn)確度的誤判，需要給出合理的機(jī)身支撐點(diǎn)數(shù)量和位置。針對翼身數(shù)字化裝配系統(tǒng)的機(jī)身結(jié)構(gòu)，建立了機(jī)身的有限元模型，主要結(jié)構(gòu)包括:蒙皮、桁條、普通隔框、加強(qiáng)框和保形架，研究了不同支撐條件下飛機(jī)的變形情況，分析了定位器數(shù)量

4、、布局以及工藝接頭安裝位置等因素對機(jī)身變形的影響，得到了大型飛機(jī)數(shù)字化總裝配中機(jī)身支撐點(diǎn)的設(shè)計方法。
　　針對飛機(jī)數(shù)字化裝配的需求，設(shè)計了一種定位器，介紹了其結(jié)構(gòu)與工作原理。根據(jù)多體系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)理論建立了定位器的運(yùn)動學(xué)模型，采用有限元法分析了調(diào)姿過程中定位器各部件的變形情況，建立了定位器空間定位誤差模型。
　　在建立了單個定位器的空間定位誤差模型的基礎(chǔ)上，通過分析調(diào)姿工裝中機(jī)身與定位器的變形特性建立了定位器的定位誤差與機(jī)身的位

5、姿誤差、變形之間的關(guān)系模型，對機(jī)身的位姿誤差和變形進(jìn)行參數(shù)化定義。提出了機(jī)身位姿誤差與變形的計算方法，該方法將定位器空間定位誤差模型與調(diào)姿工裝有限元模型結(jié)合，根據(jù)定位器末端柔度矩陣設(shè)置彈簧剛度，在有限元模型中約束機(jī)身，由于機(jī)身變形與定位器變形之間的耦合關(guān)系，在有限元模型中采用迭代法求解，得到了機(jī)身的位姿誤差與變形情況。
　　為保證飛機(jī)裝配質(zhì)量，滿足機(jī)身調(diào)姿工裝的定位精度要求并兼顧整個調(diào)姿工裝的經(jīng)濟(jì)性，提出了定位器的部件剛度配置方法